La mejora de la producción agrícola se ha basado, en gran parte, en el uso de fertilizantes químicos. Esto ha permitido incrementar la producción de y alimentar a una población cada vez mayor. Sin embargo, el uso intensivo de estos fertilizantes viene acompañado de un elevado coste medioambiental, con serias repercusiones para la salud. Es por esto que la nueva agricultura se mueve en la dirección de otros medios que resulten no sólo más sostenibles sino también más respetuosas con el medio medioambiente. 

Cuando las plantas crecen en suelos “sanos” establecen asociaciones y relaciones simbióticas con microorganismos que promueven su crecimiento. Esta asociación provee a la planta fitohormonas, nutrientes esenciales (nitrógeno, fósforo y hierro) y también defensa frente a agentes patógenos. Es en este contexto, la biofertilización de las plantas mediante microorganismos que promueven el crecimiento vegetal se presenta como una alternativa segura, sostenible y económica. 

Asociaciones simbióticas planta-microorganismos diazotrofos

La fijación del nitrógeno, junto con la fotosíntesis, son procesos que se sitúan en la base de la vida terrestre. El nitrógeno es un elemento presente en numerosas macromoléculas, principalmente proteínas y ácidos nucleicos, indispensables para el correcto desarrollo y crecimiento de los organismos. Después del agua, es el componente que más frecuentemente resulta limitante para las cosechas. Esto es así, porque si bien es muy abundante en la atmósfera (casi un 80% del aire es nitrógeno, en forma de N2), las plantas solo pueden utilizarlo cuando éste está combinado con otros elementos químicos, como es el hidrógeno (es el caso del amonio) o con el oxígeno (los nitratos), compuestos que pueden ser escasos en el suelo. 

«Resulta pues que las bacterias diazotrofas son magníficos fertilizantes naturales capaces de suministrar nitrógeno asimilable a los suelos»

Existe tan sólo un grupo de bacterias denominadas diazotrofas, que son capaces de realizar la Fijación Biológica del Nitrógeno (FBN), un proceso donde el “inútil” N2 se convierte en el valioso amonio, forma en la que el nitrógeno sí puede ser asimilado por los de seres vivos. Resulta pues que las bacterias diazotrofas son magníficos fertilizantes naturales capaces de suministrar nitrógeno asimilable a los suelos. Algunos diazotrofos realizan la FBN en vida libre, pero otras lo hacen cuando se asocian con las plantas. Dos de estas asociaciones son especialmente importantes. 

La primera es la que se produce entre los rizobios y las leguminosas. Los rizobios fijan el nitrógeno en asociación simbiótica con plantas leguminosas. Rizobio es el término que se utiliza para referirse a un conjunto de bacterias del suelo de géneros diversos (Rhizobium, Bradyrhizobium, Mesorhizobium, o Sinorhizobium). Tienen la capacidad de establecer simbiosis con leguminosas como el garbanzo, la judía o la soja. En virtud de esta relación la planta recibe del rizobio un suministro de nitrógeno resultado del proceso de FNB. Se trata de una relación muy estudiada y de gran eficacia en términos de incorporación de nitrógeno a los ecosistemas. La utilización de los rizobios de esta forma ha mejorado la productividad de las cosechas de leguminosas sin los inconvenientes que se dan con el uso de los fertilizantes químicos. Se calcula que anualmente se generan unos 200 millones de toneladas de nitrógeno combinado tan sólo a partir de la simbiosis entre los rizobios y leguminosas; lo que supone el 65% del total de nitrógeno incorporado a la biosfera. 

La segunda de las asociaciones es la que se da entre cianobacterias y plantas. Las cianobacterias son microalgas verde-azules, capaces de realizar fotosíntesis, que desempeñan un importante papel en el mantenimiento del equilibrio CO2/O2. Un grupo importante de cianobacterias realizan la FNB, algunas de las cuales lo hacen asociadas a la superficie de algunas plantas. En este grupo, destacan las del orden Nostocales, que desarrollan unas células especializadas (heterocistes) donde realizan la fijación del N2 en condiciones de ausencia de oxígeno.  Estas microalgas retienen para sí un 20% del N2 fijado mientras que el resto se transfiere a la planta hospedadora en foma de amonio. Entre sus representantes destacan los géneros Nostoc, Anabaena y Tolypotrhix. 

TRES MEJOR QUE DOS: CIANOBACTERIA-PLANTA-RIZOBIO

Se ha podido constatar desde hace algún tiempo los beneficios de la simbiosis tripartita rizobio + micorriza + leguminosa, donde el rizobio aporta el nitrógeno a la planta y las micorrizas aportan fósforo y otros elementos importantes que garantizan una adecuada FBN por parte del rizobio. 

Sin embargo, poco se sabe todavía del desarrollo de las plantas en asociación con diferentes tipos de fijadores de nitrógeno. Pero, si la asociación simbiótica de dos (leguminosa + rizobio o leguminosa + cianobacteria) da buenos resultados, ¿qué podría pasar si asociamos a la planta al mismo tiempo con los rizobios y las cianobacterias?  No siempre, más es mejor, pero sí ocurre en este caso. La combinación de dos componentes microbianos con la leguminosa (leguminosa + rizobio + cianobacteria) ha mostrado dar mejores resultados que el uso de uno sólo. Se ha podido comprobar que las cianobacterias se asocian con los rizobios y que, en la capa mucosa que las rodea (una suerte de abrigo en el que se envuelve), alojan bacterias entre ellas a las del grupo de los rizobios. Esto ocurre naturalmente. Y si bien desconocemos si hay alguna razón que explique esta asociación, es razonable pensar que a ambos socios les reporta alguna ventaja, razón por la que estos aspectos constituyen un área activa de investigación. Algunas evidencias sugieren ya que la co-inoculación de rizobio + cianobacteria contribuye a la mejora del crecimiento de la leguminosa. Lo anterior sugiere pues que en este caso también la unión hace la fuerza. 

AUTORES Ana M. Monzón Ramos, Nereida M. Rancel-Rodríguez, Juan C. Luis Jorge, Milagros León Barrios

ILUSTRACIÓN CARLA GARRIDO